传统的看法认为,生态系统中物种的多样性越高,单一物种受到寄生虫等威胁的可能性就越小。
威斯康星大学麦迪逊分校对蝌蚪进行的一项新研究揭示了生物与环境因素的交互如何使我们在保护不同动物群落时面临复杂性。研究人员发现,像道路盐这样的环境污染物可能会影响生物多样性对野生动物疾病爆发的促进或抑制作用,这使得我们在保护不同动物群落时的考量变得更加复杂。
威斯康星大学麦迪逊分校的森林与野生动物生态学教授Jessica Hua表示:“在疾病生态学领域,有一种观点认为,物种丰富且生物多样性高的群落比生物多样性低的群落更不容易受到疾病的影响。”
生态学家认为,在生物多样性丰富的生态系统中,许多物种对疾病的脆弱性是相互关联的。某一物种可能会吸引寄生虫的注意力,从而将其从更易感染的邻近物种身上转移开,并通过抑制寄生虫的生长、繁殖和传播来保护那些脆弱的物种。
华指出:“生物多样性能够抑制疾病爆发的观点令人振奋,因为它为保护生物多样性提供了明确的益处和理由。”她补充道:“我们的研究表明,生物多样性是否能保护社区免受疾病侵害,取决于环境条件。如果不考虑污染物等环境因素如何影响宿主的易感性,我们就无法全面理解生物多样性在疾病中的作用。”
关于生物多样性对疾病影响的研究结果各不相同。有时,生物多样性较高的群落确实表现出较低的疾病水平,这被称为稀释效应;而在其他情况下,生物多样性较高的群落则可能显示出较高的疾病水平,这被称为放大效应。有时,甚至没有任何影响。在疾病生态学领域,这些不同的结果引发了关于生物多样性与疾病关系的激烈讨论。
华研究了污染物——包括杀虫剂、其他化学物质,甚至光和噪音——如何干扰自然生态系统。她认为,污染可能是影响生物多样性稀释或放大野生动物对疾病易感性的重要因素。
“我们知道许多环境中存在污染物,而被污染的环境会改变疾病易感性的模式,”华说。“我们认为,生物多样性与疾病之间关系的模糊性部分源于水中的污染物。”
华与尼古拉斯·巴斯(她在宾厄姆顿大学时的研究生)在《动物生态学杂志》上发表了一项研究,展示了道路盐污染如何降低两栖动物群落的整体寄生虫易感性,但这仅仅是因为盐使得三种两栖动物中的两种更易感染。
Hua和Buss研究了三种共享重叠栖息地的两栖动物,包括宾夕法尼亚和纽约的池塘,研究人员在这些地方收集卵子。他们分别饲养新孵化的林蛙、春蛙和美洲蟾蜍,并将每种蝌蚪分为两组,一组生活在未受污染的水中,另一组则生活在添加了盐的水中。
随后,他们将蝌蚪放入含有吸虫的水中,这种微小的寄生虫通常会感染野外的每一种蝌蚪,并对它们的生长和发育造成损害。
巴斯表示:“在没有盐的情况下,这些蝌蚪对寄生虫的敏感性基本相同。”“在盐的影响下,林蛙和窥视者更容易受到吸虫的侵害,而蟾蜍则不受影响。这表明蟾蜍可能是一个诱饵物种——但仅在盐的环境中。”
接着,研究人员在实验室中构建了不同生物多样性水平的人工群落。有些群落只有一种物种,有些有两种,有些则有三种。他们将这些两栖动物饲养在无污染或受盐污染的水中,然后添加吸虫。
研究人员发现,当窥视者和林蛙被放置在生物多样性较高的群落中时,盐对单一物种的负面影响得到了抑制。
巴斯说:“在无盐水中,生物多样性较高的群落与生物多样性较低的群落相比,同样容易受到吸虫的影响。然而,当在含盐的水中饲养时——尽管盐使单独生活的林蛙和窥视者更容易受到吸虫的感染——生活在生物多样性较高的社区中的林蛙和窥视者的总体感染率几乎减少了一半。”
蟾蜍蝌蚪充当了诱饵,将寄生虫从更易感染的窥视者和共享水源的林蛙身上引开。华计划进一步研究新物种与污染物的相互作用,因为这将对未来的生物多样性和生态系统管理研究产生重要影响。
“这项研究强调了在决定如何管理生态系统时,必须了解生态系统中所有相互作用的方面——环境、生物多样性、疾病等,”美国国家科学基金会生物多样性与生态学研究项目主任安德里亚·波尔拉斯·阿尔法罗表示。“这样的研究可以为保护和土地管理政策提供依据,帮助保护宝贵的资源和环境。”
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